キャッシュメモリとは？

キャッシュメモリの意味

CPUと主記憶装置の速度差を埋めるために、CPUの近くに置かれる小容量・高速な記憶装置。よく使うデータを一時的に保持し、主記憶装置への読み書き回数を減らして処理を高速化する。

キャッシュメモリの具体例

同じデータに繰り返しアクセスする処理では、2回目以降はキャッシュメモリから読み出せるため、毎回低速な主記憶装置にアクセスするより高速に処理できる。

キャッシュメモリは試験でどう引っ掛けられる？

記憶装置の速度は「レジスタ＞キャッシュメモリ＞主記憶装置＞補助記憶装置」の順に遅くなる、という階層構造が問われやすい。

キャッシュメモリと関連する用語

• 主記憶装置
• レジスタ

キャッシュメモリが出た過去問

• PCに利用されるDRAMの特徴に関する記述として、適切なものはどれか。

  正解：主記憶装置に利用される。

  要点：DRAMは揮発性で安価・大容量、主記憶に使われる

  DRAMは、記憶素子にコンデンサを用いるため定期的な再書込み（リフレッシュ）が必要な揮発性メモリである。構造が単純で大容量化しやすく単価も低いことから、主記憶装置として広く使われる。速度で勝るSRAMは構造が複雑で高価なため、主にキャッシュメモリに用いられる。

  出典：平成21年度 秋期 ITパスポート試験 問83（IPA）

• PCのプロセッサ内にあるキャッシュメモリの利用目的はどれか。

  正解：主記憶とのアクセス時間を見かけ上短縮することによって、CPUの処理効率を高める。

  要点：キャッシュは主記憶アクセスを見かけ上高速化しCPU効率を上げる

  キャッシュメモリはCPUと主記憶の間に置かれる高速で小容量の記憶装置で、よく使うデータや命令を一時的に保持する。主記憶より高速にアクセスできるため、平均的なアクセス時間が見かけ上短くなり、CPUが待たされる時間が減って処理効率が上がる。電源を切っても保持するのは不揮発性メモリ、書換え不可はROMの説明である。

  出典：平成21年度 春期 ITパスポート試験 問69（IPA）

• PCのキャッシュメモリを説明したものはどれか。

  正解：CPUコアと主記憶の間にあって、データを高速に読み書きするためのメモリ

  要点：キャッシュはCPUと主記憶の速度差を埋める

  キャッシュメモリは、CPUと主記憶の速度差を埋めるためにその間に置かれる高速で小容量のメモリである。よく使うデータや命令を保持しておき、CPUが主記憶にアクセスする回数を減らすことで全体の処理速度を上げる。仮想記憶やミラーリングとは目的も仕組みも異なる。

  出典：平成22年度 春期 ITパスポート試験 問66（IPA）

• PCのディスプレイに表示する文字や図形などのデータを格納する専用のメモリはどれか。

  正解：グラフィックスメモリ

  要点：画面表示用データを保持する専用メモリがグラフィックスメモリ

  グラフィックスメモリ（VRAM）は、画面に表示する内容を保持するための専用メモリで、解像度や表示色数に応じた容量が必要になる。DVD-Videoは映像を記録した光ディスクの規格、ROMは書換えを前提としない読出し専用メモリ、キャッシュメモリはCPUと主記憶の速度差を埋める高速メモリで、いずれも表示データの保持を担うものではない。

  出典：平成25年度 秋期 ITパスポート試験 問53（IPA）

• CPUのキャッシュメモリに関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：1次キャッシュは最初にアクセスされ、2次キャッシュは1次キャッシュにデータがないときにアクセスされる。

  要点：キャッシュは1次から順に参照し無ければ下位へ

  キャッシュメモリは主記憶より高速な記憶をCPUとの間に置き、アクセスを速める仕組みである。多段構成では、CPUに近い1次キャッシュが最初に参照され、そこに目的のデータが無ければ次に2次キャッシュ、それでも無ければ主記憶へと順に探しにいく。一般に1次のほうが小容量で高速である。

  出典：平成26年度 春期 ITパスポート試験 問65（IPA）